trous noirs

Voyage illustré en animation de la pomme de Newton à la première image d'un trou noir.

إعداد المادة العلمية : د/ معتز ابراهيم

هندسة صوتية : علي قنعان

انيميشن ورسوم : ايمان خليفة

إخراج فنى : م/محمد كريم

Physique4.3(15)2h 59min26 leçons6 sections

Ce que vous apprendrez

  • Comprendre la gravité de Newton à Einstein
  • Connaître la vitesse de libération, la vitesse de la lumière et l'année-lumière
  • Suivre la vie des étoiles de la naissance à la mort
  • Comprendre les naines blanches, les étoiles à neutrons et les supernovae
  • Comprendre comment naît un trou noir et ce qu'est l'horizon des événements
  • Connaître les forces de marée et ce qui se passe en franchissant le bord
  • Savoir comment les scientifiques ont détecté et photographié les trous noirs
  • Découvrir les ondes gravitationnelles et le rayonnement de Hawking

À propos du cours

Ce cours explique les trous noirs avec des animations et dans un langage simple, sans équations difficiles, et il fait partie d'une série qui simplifie la physique cosmique. Il commence par Newton, la gravité, la vitesse de libération, la vitesse de la lumière et l'année-lumière, puis l'idée de l'étoile noire chez Michell et Laplace, suivie d'Einstein et de la gravité comme forme de l'espace-temps, et de l'éclipse solaire. Vous suivez ensuite la vie et la mort des étoiles : les naines blanches et la limite de Chandrasekhar, l'explosion d'une supernova et les étoiles à neutrons, puis l'effondrement d'une étoile et la naissance d'un trou noir. Après cela, vous entrez dans le trou noir lui-même : Schwarzschild et l'horizon des événements, la singularité, les forces de marée, ce que voit un voyageur qui franchit le bord, et le trou noir en rotation. Vous découvrez aussi comment les scientifiques ont détecté un premier trou noir, les quasars, le télescope qui a photographié le trou noir d'une galaxie proche, les ondes gravitationnelles, puis le rayonnement de Hawking et l'énigme de l'information. Ce cours convient à toute personne passionnée d'espace et de sciences, des élèves et étudiants aux adultes, sans connaissances préalables en physique ni en mathématiques. À la fin, vous pourrez expliquer aux autres ce qu'est un trou noir et comprendre l'actualité spatiale et les nouvelles découvertes.

Résultats attendus

  • - Expliquer aux autres ce qu'est un trou noir en termes simples
  • - Comprendre les nouvelles sur l'espace et les découvertes récentes concernant les trous noirs
  • - Distinguer entre une naine blanche, une étoile à neutrons et un trou noir
  • - Avoir une base solide pour suivre les autres cours de la série de vulgarisation de la physique cosmique

Avis des apprenants

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    Contenu du cours

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    البداية - الجاذبية والضوء

    4 leçons
    1. نيوتن والجاذبية - التفاحة والقمر والمدفعExplique la gravitation selon Newton : pourquoi la pomme tombe mais pas la Lune, comment la Lune et les satellites orbitent en chute libre permanente, l'affaiblissement de la gravité avec le carré de la distance, et la différence entre masse et poids.6:55
    2. سرعة الهروبExplique la vitesse de libération, vitesse minimale pour quitter la gravité d'un astre sans retour, de quoi elle dépend, pourquoi elle diffère pour la Lune, la Terre et le Soleil, et comment elle augmente quand la même masse est comprimée.6:54
    3. سرعة الضوء والسنة الضوئيةExplique que la lumière a une vitesse finie et comment elle fut mesurée, via les retards de la lune Io de Jupiter et des expériences terrestres, puis définit l'année-lumière comme unité de distance pour mesurer l'éloignement des étoiles.6:39
    4. نجم ميشيل المظلم ولابلاسExplique l'idée d'étoile noire de Michell et Laplace : une étoile immense dont la vitesse de libération dépasse celle de la lumière et piège sa lumière, comment la détecter par une étoile en orbite, et pourquoi l'idée fut délaissée quand la lumière s'est révélée onde.6:39
    2

    أينشتاين والزمكان

    4 leçons
    1. الجاذبية شكل وليست قوةExplique comment Einstein a vu la gravité comme la forme de l'espace et du temps plutôt qu'une force, de la relativité restreinte et la constance de la vitesse de la lumière au principe d'équivalence et à la relativité générale, où la masse courbe l'espace-temps.6:56
    2. كسوف الشمس والساعات المختلفةPrésente les preuves de la relativité générale : l'orbite de Mercure, la déviation de la lumière stellaire lors d'une éclipse solaire, le ralentissement du temps près d'une masse selon des expériences d'horloges, et la correction des horloges des satellites GPS.6:38
    3. شفارتزشيلد وأفق الحدثExplique la solution de Schwarzschild aux équations d'Einstein et le rayon de Schwarzschild, dans lequel une masse comprimée ne laisse échapper aucune lumière, et définit l'horizon des événements comme une frontière de l'espace-temps et non un mur solide.7:04
    4. المتفردة - حيث تسكت المعادلاتExplique comment les cônes de lumière s'inclinent vers le centre à l'horizon, ce qu'est la singularité où les équations cessent de fonctionner, sa différence avec l'horizon, et pourquoi les scientifiques ont longtemps douté avant que le nom trou noir s'impose.6:38
    3

    حياة النجوم وموتها

    6 leçons
    1. النجم ميزان يضبط نفسهExplique comment une étoile reste en équilibre entre la gravité qui tire vers l'intérieur et la pression du gaz chaud qui pousse vers l'extérieur, comment la fusion nucléaire de son cœur compense les pertes, et comment l'étoile s'autorégule.6:43
    2. الأقزام البيضاء وحد تشاندراسيخارExplique le sort d'une étoile comme le Soleil après épuisement de son combustible : géante rouge puis naine blanche, soutenue par la pression des électrons selon le principe de Pauli, et la limite de Chandrasekhar sur la masse maximale supportable.6:57
    3. البصلة النارية والحديد الذي يطفئ النارExplique pourquoi les étoiles massives meurent plus vite, la succession de combustions en couches comme un oignon jusqu'au fer, dont la fusion ne libère pas d'énergie, puis l'effondrement du cœur à la limite de Chandrasekhar.7:17
    4. انفجار السوبرنوفا والنجوم النيوترونيةExplique les explosions de supernova et leurs observations historiques, comment elles dispersent les éléments dont sont faits planètes et corps, l'étoile à neutrons qui subsiste, sa densité, les pulsars et la raison de leur rotation rapide.7:14
    5. حين لا يبقى ما يقاوم - انهيار النجمExplique ce qui arrive à un cœur mort plus lourd que la limite d'une étoile à neutrons : les trois soutiens de pression cèdent et rien n'arrête l'effondrement, avec l'effondrement gravitationnel, sa vue par un observateur lointain ou en chute, et la gravité résiduelle.6:53
    6. بنروز يغلق الباب، وكم ثقبا في مجرتناExplique la preuve de Penrose selon laquelle une surface piégée rend l'effondrement inévitable quelle que soit la forme de l'étoile, la formation des trous noirs stellaires, l'échelle des fins d'étoiles, leur nombre estimé dans notre galaxie, et l'effet d'un Soleil devenu trou noir.6:42
    4

    داخل الثقب الأسود

    4 leçons
    1. قوى المد - الفرق بين الرأس والقدمينExplique les forces de marée, différence de gravité entre les deux extrémités d'un objet, comment elles expliquent les marées et les volcans d'Io, et pourquoi un petit trou noir déchire ce qui s'approche alors qu'un supermassif laisse passer intact.6:45
    2. عبور الحافة - ماذا يرى المسافرExplique les orbites d'approche d'un trou noir non rotatif : dernière orbite stable, sphère de photons et horizon, l'aspect du ciel pour le voyageur, ce qu'il voit et ressent en franchissant l'horizon, et la vue d'un observateur lointain.6:35
    3. المتزلجة تضم ذراعيها - الثقب الدوارExplique pourquoi les trous noirs tournent, avec la patineuse qui rentre les bras et la conservation du moment cinétique, puis le trou noir tournant de Kerr, l'entraînement de l'espace-temps et l'ergosphère hors de l'horizon où rien ne reste immobile.6:56
    4. طاقة من دوران الثقب، والثقوب لا شعر لهاExplique comment extraire théoriquement de l'énergie de la rotation d'un trou noir par le processus de Penrose, l'effet de la rotation sur la taille de l'horizon et les orbites, et l'idée de calvitie : masse, spin et charge seuls décrivent un trou noir.7:14
    5

    كيف رصدنا الثقوب السوداء

    6 leçons
    1. نجمان في رقصة واحدة وصوت سيارة الإسعافExplique comment on détecte des trous noirs non lumineux par leur effet sur une étoile compagne, l'effet Doppler et l'empreinte des raies spectrales pour mesurer son mouvement et calculer la masse du partenaire caché, et les rayons X du gaz qui tombe.7:22
    2. الدجاجة X-1 - أول ثقب أسود نجدهRaconte comment le premier trou noir, Cygnus X-1, a été découvert grâce à une source de rayons X vite variable et une étoile compagne, puis d'autres méthodes comme les jets, la lentille gravitationnelle et les étoiles oscillantes.7:17
    3. الكوازارات وما في قلب مجرتناExplique les quasars comme des trous noirs géants alimentés par la matière qui tombe et éclipsant une galaxie entière, comment leur distance et leur petite taille furent établies, puis le trou noir supermassif de notre galaxie pesé via le mouvement des étoiles proches.7:09
    4. تلسكوب في حجم الأرض وصورة M87Explique comment l'ombre d'un trou noir fut imagée pour la première fois dans la galaxie M87 avec un télescope grand comme la Terre formé d'observatoires radio, pourquoi l'ombre dépasse l'horizon, l'image du trou de notre galaxie et l'origine des trous géants.6:54
    5. موجات الجاذبية - حجر في ماء ساكنExplique les ondes gravitationnelles comme des ondulations de l'espace-temps voyageant à la vitesse de la lumière, pourquoi elles sont si faibles, la preuve indirecte du pulsar binaire, et comment un interféromètre laser à deux bras perpendiculaires les détecte.7:06
    6. 14 سبتمبر 2015 - أول مرة نسمع الكونRaconte la première détection d'une onde gravitationnelle à l'observatoire LIGO, issue de la fusion de deux trous noirs, sa vérification par les scientifiques, la masse convertie en énergie, les observatoires suivants et la collision d'étoiles à neutrons.6:54
    6

    إشعاع هوكينغ ولغز المعلومات

    2 leçons
    1. إشعاع هوكينغ - الثقب الأسود يشعExplique le rayonnement de Hawking : comment un trou noir rayonne et perd de la masse à cause des particules quantiques près de l'horizon, le lien entre entropie et aire de l'horizon, la température du trou, et pourquoi le rayonnement n'a pas encore été observé.6:41
    2. أين تذهب المعلومات، ومن التفاحة إلى الظلAborde le sort de l'information tombée dans un trou noir qui s'évapore, le paradoxe de l'information et le débat de Hawking, les trous noirs primordiaux et les trous de ver, puis résume le cours et le besoin d'une théorie unifiant relativité générale et mécanique quantique.6:35

    Équipe de production

    Dr Moataz Ibrahim

    إعداد المادة العلمية

    Dr Moataz Ibrahim

    Le Dr Moataz Ibrahim est titulaire d'un doctorat (PhD) en physique de l'Universiti Malaysia Terengganu (UMT), en Malaisie. Il s'attache à simplifier la physique et les sciences de l'univers, en présentant des concepts scientifiques complexes de manière claire et captivante, des phénomènes qui régissent notre vie quotidienne aux grandes lois qui expliquent l'univers, les étoiles et les galaxies.
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    هندسة صوتية

    علي قنعان

    انيميشن ورسوم

    ايمان خليفة

    إخراج فنى

    م/محمد كريم